基于本體的高校畢業(yè)生就業(yè)綜合服務(wù)系統(tǒng)研究

摘要：討論采用TOVE方法論，以O(shè)WL作為元數(shù)據(jù)的描述語言，利用Protégé應(yīng)用程序創(chuàng)建就業(yè)領(lǐng)域共享的本體。在.NET集成開發(fā)環(huán)境下，利用基于XML文檔對象模型的編程接口實(shí)現(xiàn)對本體實(shí)例數(shù)據(jù)的加載，為本體操作提供了友好的人機(jī)交互界面。就業(yè)系統(tǒng)中，企事業(yè)單位與高校畢業(yè)生之間需求的相容匹配機(jī)制借助于RacerPro推理機(jī)和JBuilder集成環(huán)境。

關(guān)鍵詞：文檔對象模型; 本體; Web本體語言; 推理機(jī)

中圖分類號：B016； TP391文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-3695(2007)12-0235-03

隨著我國高等教育的迅猛發(fā)展，對教育信息化要求也越來越高，但國內(nèi)一般的就業(yè)服務(wù)網(wǎng)站只能提供就業(yè)人員和用人單位的就業(yè)信息及就業(yè)指導(dǎo)培訓(xùn)等信息。已建的高校畢業(yè)生就業(yè)服務(wù)信息系統(tǒng)一般以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，只能完成對高校畢業(yè)生就業(yè)的管理和統(tǒng)計(jì)工作，對系統(tǒng)智能化和自動化方面的研究與建設(shè)較少，沒有建立與其他省兄弟單位協(xié)作和交流的信息標(biāo)準(zhǔn)。本文通過對基于本體的高校畢業(yè)生就業(yè)綜合服務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)踐，可以加緊就業(yè)領(lǐng)域內(nèi)各類信息標(biāo)準(zhǔn)、信息規(guī)范的建設(shè)。建立基于本體論的服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用人單位與高校畢業(yè)生之間信息的智能匹配，進(jìn)而推進(jìn)教育電子政務(wù)的建設(shè)。

1本體論

本體論原是來自西方哲學(xué)的一個(gè)術(shù)語，意指關(guān)于自然存在的理論。人工智能研究領(lǐng)域則將共享本體論視為對于應(yīng)用域概念化的清晰說明^[1]。根據(jù)Uschold的解釋：“本體論是一個(gè)正式且明確的規(guī)格，旨在說明大家都能共同接受的概念。”^[2]一個(gè)Web本體可能包含了類、屬性以及它們的實(shí)例描述。它是一種知識表示，支持上下文推理。在知識分享的問題上，本體占有非常重要的地位，不同的系統(tǒng)描述各自領(lǐng)域的概念和術(shù)語。本體是解決語義層次上Web信息共享和交換的基礎(chǔ)，就Web而言，本體可以應(yīng)用在以下方面：a)提高搜索引擎的精確度。它只需根據(jù)元數(shù)據(jù)查找網(wǎng)頁，而不會像現(xiàn)在用語義含糊的關(guān)鍵詞進(jìn)行全文搜索。b)利用本體從Web頁面到相應(yīng)的知識結(jié)構(gòu)和推理規(guī)則的建立關(guān)系。c)本體可用于電子商務(wù)網(wǎng)站^[3]。

本體既是知識處理的基礎(chǔ)，又為人們提供了一種更為規(guī)范、更為系統(tǒng)的思維方法，這種方法正在被各行各業(yè)的技術(shù)人員所采用。本體為知識庫的建立提供了一個(gè)基本的結(jié)構(gòu)，即提供一套概念和術(shù)語來描述某一領(lǐng)域，并且獲取該領(lǐng)域的本質(zhì)的概念結(jié)構(gòu)，然后，知識庫就可以運(yùn)用這些術(shù)語去表達(dá)現(xiàn)實(shí)或者虛擬世界中的正確知識。知識處理較為可行的方案是由Berners－Lee提出的語義Web 結(jié)構(gòu)^[4]。該結(jié)構(gòu)分為七層，如圖1所示。

本體語言(ontology language)是一種用來描述領(lǐng)域結(jié)構(gòu)的語言，即對領(lǐng)域本體進(jìn)行刻畫。這些結(jié)構(gòu)可以采用一定的概念(類)和屬性(關(guān)系)來描述，而本體就由這些結(jié)構(gòu)所表示的公理所組成。由于描述邏輯在語義、可判定性及面向?qū)ο蟮姆诸惐硎镜确矫娴膬?yōu)點(diǎn)，一般的本體語言可以建立在描述邏輯的基礎(chǔ)之上。在語義Web上使用的本體語言包括RDF Schema、OIL、DAML+OIL^[5]和OWL^[6]等。

2創(chuàng)建高校畢業(yè)生就業(yè)本體

2．1本體論工程

在人工智能領(lǐng)域，本體論常被用來定義特定領(lǐng)域中明確且特定的基本觀念。現(xiàn)今在人工智能系統(tǒng)的發(fā)展上，越來越注重知識間共享與重復(fù)使用，本體論在此扮演重要角色。在建立專家知識庫時(shí)必須針對這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行抽象化，再以本體論的分類方式進(jìn)行分類。系統(tǒng)本體的建立一般參考Natalya^[7] 構(gòu)造本體的理論方法，但其對本體論的驗(yàn)證缺乏說明。所以本文對畢業(yè)生就業(yè)領(lǐng)域本體的具體實(shí)現(xiàn)采用TOVE的本體方法論，取其驗(yàn)證本體論的方法來評估本體論是否符合用戶需求。

知識工程界所承認(rèn)的本體開發(fā)方法有如下幾種：Uschold的“骨架”法、Berneras方法、Methontology方法、Micheal Gru－ninger Mark. S Fox的企業(yè)建模法（TOVE）^[8]。

TOVE是多倫多大學(xué)Enterprise Integration Laboratory的一個(gè)項(xiàng)目。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一套創(chuàng)建和評價(jià)本體的方法Enterprise Modeling Methodology。其具體開發(fā)過程及該方法論包括六個(gè)步驟^[9]如圖2所示。

2．2就業(yè)本體概念設(shè)計(jì)

本文中，高校畢業(yè)生就業(yè)領(lǐng)域的本體概念設(shè)計(jì)參考TOVE的本體方法論。具體的設(shè)計(jì)步驟如下：

a)決定高校畢業(yè)生就業(yè)本體的服務(wù)領(lǐng)域及其使用范圍。該本體所要涵蓋的范圍是浙江省教育領(lǐng)域內(nèi)高校畢業(yè)生就業(yè)問題所涉及的相關(guān)內(nèi)容，以此為基礎(chǔ)再擴(kuò)展到全國高校就業(yè)領(lǐng)域。暫由浙江省教育廳指定單位負(fù)責(zé)維護(hù)，全省各個(gè)高校、用人單位及人事主管部門使用。該本體需要解答的問題有：畢業(yè)生對就業(yè)的需求有哪些？用人單位對畢業(yè)生的需求有哪些？就業(yè)領(lǐng)域本體有哪些類？就業(yè)領(lǐng)域本體各個(gè)類有哪些屬性，如何描述？用人單位與畢業(yè)生的信息如何匹配？

該本體主要解決的是高校畢業(yè)生與用人單位之間的雙向智能匹配問題，希望能以該本體為標(biāo)準(zhǔn)，解決與兄弟省份畢業(yè)生就業(yè)相關(guān)信息的共享問題，更好地為高校畢業(yè)生、用人單位和教育主管部門服務(wù)。

b)是否有現(xiàn)存的本體論可延伸引用。2002年9月，中華人民共和國教育部發(fā)布了《教育管理信息標(biāo)準(zhǔn)化》條例作為教育行業(yè)的信息化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其中涉及高等學(xué)校管理信息。但該條例只是規(guī)范了數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)問題，沒有涉及教育本體建設(shè)方面的內(nèi)容。現(xiàn)在國內(nèi)還沒有教育領(lǐng)域相關(guān)的、合適的本體，更沒有關(guān)于就業(yè)領(lǐng)域內(nèi)本體規(guī)范。本文中的本體構(gòu)建參考《教育管理信息標(biāo)準(zhǔn)化》^[10]條例內(nèi)容，規(guī)劃構(gòu)造就業(yè)領(lǐng)域本體的詞匯，構(gòu)建畢業(yè)生就業(yè)本體。

c)確定高校就業(yè)本體詞匯。高校畢業(yè)生就業(yè)本體的建設(shè)，希望能將目前高校畢業(yè)生就業(yè)領(lǐng)域涉及的相關(guān)詞匯整理出來，并能符合教育部所規(guī)范的信息化標(biāo)準(zhǔn)的要求。所采用的詞匯以畢業(yè)生就業(yè)所需的基本資料為基礎(chǔ)，再結(jié)合用人單位及相關(guān)領(lǐng)域的信息規(guī)范。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的畢業(yè)生就業(yè)本體中主要的類別有學(xué)生(student)、用人單位(comprise)、高校(university)、專業(yè)(speciality)、企業(yè)主管部門(managerDepartment)、學(xué)生所在院系(department)、學(xué)生所在班級(studentClass)、地址(address)、單位(unit)、企業(yè)單位招聘信息(inviteJob)等。

d)定義領(lǐng)域類別及決定類別、子類別的階層關(guān)系。系統(tǒng)的本體間類別的關(guān)系比較簡單，類別student、speciality、address、studentClass、department為畢業(yè)生就業(yè)中一般類別；另外managerDepartment、fileManagerUnit、university、comprise為unit的子類別。因?yàn)闆]有現(xiàn)存的本體可以引用，本文采用自下而上的設(shè)計(jì)方法，利用三詞匯列表制訂特定的類別，再根據(jù)類別的共用性，制訂一般化的父類別。

e)定義本體的限制。只有分類和子類別的本體，并不足以表現(xiàn)系統(tǒng)資源之間的需求關(guān)系，需要進(jìn)一步利用特征屬性來描述該類別，如父母的類別存在的條件是一定要有大于等于一個(gè)的小孩數(shù)目（hasChild≥1）。在本文中表現(xiàn)為一個(gè)畢業(yè)生只能從一所高校畢業(yè)；企業(yè)單位招聘信息類別存在的條件是必須要求招聘一個(gè)以上的畢業(yè)生。

在OWL本體論中屬性可分為兩種類別，即數(shù)據(jù)類型屬性和對象屬性。數(shù)據(jù)類型屬性描述對象與XSD數(shù)據(jù)類型之間的關(guān)系；對象屬性描述對象與對象之間的關(guān)系。在學(xué)生類的屬性中，employmentUnit為對象屬性，表示用人單位類別和畢業(yè)生類別間關(guān)系；hasNO為數(shù)據(jù)類型屬性，表示畢業(yè)生類別和XSD數(shù)值間的關(guān)系；具體畢業(yè)生就業(yè)本體學(xué)生類的主要屬性所在班級(hasStudentClass)、學(xué)歷代碼(hasDegree)、學(xué)號(hasNO)、姓名(hasName)、工資要求(hasPay)等。

2．3創(chuàng)建高校畢業(yè)生就業(yè)本體

根據(jù)2．2節(jié)對建立應(yīng)用領(lǐng)域的本體論方法和概念設(shè)計(jì)的討論，建立高校就業(yè)領(lǐng)域本體，再將現(xiàn)實(shí)世界的內(nèi)容作為實(shí)例加入到高校就業(yè)系統(tǒng)本體論中。該本體以O(shè)WL DL描述邏輯為基礎(chǔ)，利用Protégé 3.1.1應(yīng)用程序作為本體的設(shè)計(jì)和開發(fā)工具，建立畢業(yè)生就業(yè)本體。本體屬性值形態(tài)為關(guān)系，若屬性為datatype，則填入需要遵守所限制的資料形態(tài)，限制包括Any、Boolean、Integer、String、Float和Sysbol。只要符合限制條件的直接填入。若屬性限制為object，則依據(jù)屬性定義由類別或是實(shí)例中選取元素填入。本文實(shí)現(xiàn)的畢業(yè)生就業(yè)本體的概念模型符合OWL DL描述邏輯語言的規(guī)范。其中，有關(guān)畢業(yè)生的部分本體描述如下（其他略）：

〈rdf:RDF

〈owl:Class rdf:ID=\"student\"/〉

〈owl:DatatypeProperty rdf:ID=\"hasPay\"〉

〈rdfs:range rdf:resource=\"http://www.w3.org/2001/XMLSchema#int\"/〉

〈rdfs:domain rdf:resource=\"#student\"/〉

〈/owl:DatatypeProperty〉

〈owl:DatatypeProperty rdf:ID=\"hasName\"〉

〈rdfs:range rdf:resource=\"http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string\"/〉

〈rdfs:domain rdf:resource=\"#student\"/〉

〈/owl:DatatypeProperty〉

〈owl:DatatypeProperty rdf:ID=\" hasDegree\"〉

〈rdfs:range〉

〈owl:DataRange〉

〈owl:oneOf rdf:parseType=\"Resource\"〉

〈rdf:first rdf:datatype=\"http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string\"〉大專〈/rdf:first〉

〈rdf:rest rdf:parseType=\"Resource\"〉

〈rdf:rest rdf:parseType=\"Resource\"〉

〈rdf:first rdf:datatype=\"http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string\"〉研究生〈/rdf:first〉

〈rdf:rest rdf:resource=\"http://www.w3.org/1999/02/22－rdf－syntax－ns#nil\"/〉

〈/rdf:rest〉

〈rdf:first rdf:datatype=\"http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string\"〉本科〈/rdf:first〉

〈/rdf:rest〉

〈/owl:oneOf〉

〈/owl:DataRange〉

〈/rdfs:range〉

〈rdfs:domain rdf:resource=\"#student\"/〉

〈/owl:DatatypeProperty〉

……

〈/rdf:RDF〉

3利用XML DOM實(shí)現(xiàn)對本體操作

高校畢業(yè)生就業(yè)本體是以O(shè)WL作為元數(shù)據(jù)的描述語言，用Protégé應(yīng)用程序作為編輯工具。但Protégé用戶界面的友好性不夠，不能滿足用戶的需求，必須為系統(tǒng)建立友好的本體操作的用戶界面。OWL的語法是描述邏輯語法的XML表達(dá)方式。通過對系統(tǒng)建立的具體的畢業(yè)生就業(yè)系統(tǒng)中以XML為語法基礎(chǔ)的OWL本體內(nèi)容的分析可以知道，本體中student類的層次結(jié)構(gòu)片斷如下：

〈rdf:RDF〉

〈student rdf:ID=\"…\"〉

〈hasUnitSite rdf:datatype=\"…\"〉

……

〈/hasUnitSite〉

〈/student〉

〈/rdf:RDF〉

分析整個(gè)就業(yè)領(lǐng)域本體的分析，可構(gòu)造出本體中student類的樹型結(jié)構(gòu)層次，如圖3所示。

通過分析發(fā)現(xiàn)，本體的相對XML根為〈rdf:RDF〉，student的實(shí)例為根下面的一棵子樹。在高校畢業(yè)生就業(yè)系統(tǒng)中，通過分析系統(tǒng)所構(gòu)建本體的XML格式的文本內(nèi)容的分析，可以直接在Microsoft .NET環(huán)境下，利用XML DOM編程接口編寫應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)對本體實(shí)例的操作，實(shí)現(xiàn)對本體操作用戶界面的友好性。

XML DOM是由W3C組織推薦的一組編程接口，描述了用于在內(nèi)存中存儲層次文檔的對象模型。XML是一種層次數(shù)據(jù)，一個(gè)數(shù)據(jù)元素可以嵌套在其他數(shù)據(jù)元素中，每一個(gè)數(shù)據(jù)元素也可以有依附于自己的屬性和子元素。DOM定義了一個(gè)對象層，可以充分將XML文件描述為一系列遞歸表，利用DOM解析XML文件的結(jié)果，就是在內(nèi)存中建立包容XML文件中所有數(shù)據(jù)的一個(gè)分層樹狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這樣對于那些需要對XML文檔的某些部分作重復(fù)或隨機(jī)訪問的應(yīng)用程序來說非常便捷。本文選擇利用XML文檔對象模型（DOM）加載系統(tǒng)本體，操作緩存中的基于XML的本體，為就業(yè)領(lǐng)域本體的操作建立友好的人機(jī)交互界面。本體錄入的部分代碼如下：

XmlDocument doc=new XmlDocument();

doc.Load(\"student.owl\");

XmlNode root=doc.DocumentElement;

XmlElement student=doc.CreateElement(\"student\");

root.AppendChild(student);

XmlAttribute attr=student.SetAttributeNode(\"ID\"， \"http://www.w3.org/1999/02/22－rdf－syntax－ns#\");

attr.Value=tb_Ontology.Text;

if (tb_Speciality.Text.Trim().CompareTo(\"\")!=0)

{

XmlElement hasSpeciality=doc.CreateElement(\"hasSpeciality\");

hasSpeciality.InnerText=tb_Speciality.Text;

XmlAttribute attrSpeciality=hasSpeciality.SetAttributeNode(\"datatype\"，\"http://www.w3.org/1999/02/22－rdf－syntax－ns#\");

attrSpeciality.Value=\"http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string\";

student.AppendChild(hasSpeciality);

}

……

doc.Save(\"student.owl\");

4高校畢業(yè)生就業(yè)系統(tǒng)匹配推理

要實(shí)現(xiàn)高校畢業(yè)生就業(yè)系統(tǒng)中畢業(yè)生與用人單位信息互通、雙向選擇，除了要有便于人機(jī)均可理解的基于本體的數(shù)據(jù)表示方式，而且要有較好的推理機(jī)來實(shí)現(xiàn)用人單位與高校畢業(yè)生需求之間數(shù)據(jù)匹配。本文中針對OWL本體語言采用的推理機(jī)為RacerPro，系統(tǒng)調(diào)用RacerPro推理機(jī)服務(wù)器的工具語言為Java，支持具體數(shù)據(jù)間匹配的應(yīng)用程序的系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境為JBuilder 2005。在Java語言環(huán)境中，客戶端調(diào)用RacerPro推理機(jī)服務(wù)器的應(yīng)用程序的代碼如下：

String ip=\"172.20.20.168\";

int port=8088;

RacerServer racer1=new RacerServer(ip，port);

try {

racer1.openConnection();

racer1.send(\"(full－reset)\");

//讀入OWL本體文件student.owl

System.out.println(racer1.send(\"(owl－read－file \\\"~/student.owl\\\")\"));

racer1.send(\"(add－role－assertions－for－datatype－properties)\");

……//具體的推理程序

}

catch (Exception e)

{e.printStackTrace();}

在上述的代碼程序中，只要加入對應(yīng)的符合RacerPro推理機(jī)服務(wù)器要求的代碼程序，即可完成用戶所需要的推理功能。

Racer作為針對本體語言的推理機(jī)，OWL DL的概念可以直接輸入到諸如Racer這樣推理機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，由提供企事業(yè)單位需求信息與高校畢業(yè)生所要求的信息進(jìn)行好匹配；通過Racer的重新分類，就可以識別出兩者之間的相關(guān)數(shù)據(jù)的匹配程度，返回最大連接匹配。在RacerPro 1．9中，第一次以Rule方式實(shí)現(xiàn)了對SWRL類型規(guī)則的支持，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)推理機(jī)的推理能力。例如，匹配畢業(yè)生實(shí)體“jzy”所要求最低工資大于企事業(yè)單位所能提供的最高工資的所有企事業(yè)單位的實(shí)體名稱，代碼如下。

racer1.send(\"(retrieve (?x) (?x |http://www.owl－ontologies.com/unnamed.owl#jzy| (constraint |http://www.owl－ontologies.com/unnamed.owl#unitPay| |http://www.owl－ontologies.com/unnamed.owl#hasPay|〉)))\");

5結(jié)束語

基于本體的高校畢業(yè)生就業(yè)綜合服務(wù)系統(tǒng)，面向語義Web 環(huán)境設(shè)計(jì)。與現(xiàn)有的常規(guī)畢業(yè)生就業(yè)平臺系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)具有多種特點(diǎn)：a)以本體論為基礎(chǔ)；b)為本體的操作提供了友好的人機(jī)交互界面；c)建立了高校畢業(yè)生與用人單位間需求的相容匹配機(jī)制；d)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)集成了.NET和JBuilder兩大開發(fā)平臺。本研究下一步的工作是完善企事業(yè)單位與高校畢業(yè)生之間需求的相容匹配機(jī)制，進(jìn)一步完善系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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